寬電壓范圍低電壓應力電流注入型三相功率因數(shù)校正電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種寬電壓范圍低電壓應力電流注入型=相功率因數(shù)校正電路。
【背景技術】
[0002] 網(wǎng)側輸入的諧波電流會導致電源系統(tǒng)利用率低、損耗大、影響用電設備的正常工 作甚至危及整個電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，諧波治理越來越得到學術界和各國政府的重視，已出臺 了許多諧波限制標準來規(guī)范用電設備的諧波含量。如IEC61000-3-2，GBl7625.1等標準，明 確規(guī)定電子設備的諧波電流限值，只有滿足規(guī)范要求的電子設備才允許上市。
[0003] 5千瓦W上功率用電設備通常采用=相供電的大功率用電設備，產(chǎn)生的諧波污染 大，PFC技術卻沒有得到普遍的應用，主要源于S相PFC技術的發(fā)展不夠成熟，實際應用中系 統(tǒng)結構和控制復雜，實現(xiàn)困難。最常見的S相PFC電路結構為PWM整流器，可分為兩大類：電 壓型P麗整流器和電流型P麗整流器。前者為升壓型結構，輸出直流電壓需大于S相輸入線 電壓的峰值，器件電壓應力大。對于國內U11=380V(歐洲400V)工業(yè)用電，輸出直流電壓一般 達到700~800V;北美地區(qū)的480V(或600V)動力供電，輸出電壓更高。電流型PWM整流器為降 壓型結構，輸出電壓&<〇^/§7到^。近些年出現(xiàn)的乂巧順4整流器為升壓結構，5胖155整流器 為降壓結構，目前已知的絕大部分S相PFC電路為單一的升壓或降壓結構，而部分具有升降 壓功能的S相PFC電路器件電壓應力過大，控制復雜，實際應用困難。在輸出電壓不在上述 范圍，或是輸入輸出電壓變化范圍大的應用場合，單一的升壓或降壓功能的電路無法滿足 要求。
【發(fā)明內容】
[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種寬電壓范圍低電壓應力電流注入型=相功 率因數(shù)校正電路，解決了輸出電壓只能單一的升或降與現(xiàn)有電路器件電壓應力過大的問 題。
[000引為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:一種寬電壓范圍低電壓應力電流注 入型S相功率因數(shù)校正電路，其特征在于:包括S相交流輸入電源化n、S相整流橋DB1、功 率MOSFET管Sl、功率MOSFET管S2、功率MOSFET管S3、功率MOSFET管S4、二極管Dl、二極管D2、 二極管D3、諧波電流注入網(wǎng)絡、電感LU電感L2、輸出濾波電容Cf及負載;所述諧波電流注入 網(wǎng)絡包括雙向開關SyU雙向開關Sy2及雙向開關Sy3;所述=相交流輸入電源化n的=個輸 入相電壓分別與S相整流橋DBl的S個輸入端連接，所述S相交流輸入電源化n的S個輸入 相電壓還分別與雙向開關Syl的一端、雙向開關Sy2的一端、雙向開關Sy3的一端連接;所述 雙向開關Syl的另一端、雙向開關Sy2的另一端及雙向開關Sy3的另一端相連于注入點Y;所 述S相整流橋DBl的正輸出端與功率MOSFET管Sl的漏極連接，所述S相整流橋DBl的負輸出 端與功率MOSFET管S2的源極連接;功率MOSFET管Sl的源極與二極管Dl的陰極及電感Ll的一 端連接，功率MOSFET管S2的漏極與二極管D2的陽極及電感L2的一端連接；電感Ll的另一端 與功率MOSFET管S3的漏極及二極管D3的陽極連接，電感L2的另一端與功率MOSFET管S4的源 極、輸出濾波電容Cf的負極及負載RL的一端連接，二極管D3的陰極與輸出濾波電容Cf的正 極及負載化的另一端連接;二極管Dl的陽極、二極管D2的陰極、功率MOSFET管S3的源極及功 率MOSFET管S4的漏極相連與所述注入點Y。
[0006] 進一步的，所述功率MOSFET管Sl及功率MOSFET管S2或為IGBT功率開關管。
[0007] 進一步的，所述功率MOSFET管S3及功率MOSFET管S4或為反并聯(lián)快恢復功率二極管 的IGBT功率開關管。
[0008] 進一步的，所述二極管Dl、二極管D2、二極管D3是快恢復功率二極管。
[0009] 進一步的，所述雙向開關SyU雙向開關Sy2及雙向開關Sy3由兩個功率MOSFET管或 兩個IGBT管反向串聯(lián)而成。
[0010] 進一步的，所述電感Ll及電感L2的工作模式為電感電流連續(xù)CCM、電感電流斷續(xù) DCM或電感電流臨界BCM。
[0011] 進一步的，所述輸出濾波電容Cf為儲能電解電容。
[0012] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有W下有益效果： 1、 本發(fā)明通過分階段不同電路工作，輸出電壓可升可降，輸入輸出電壓工作范圍大，更 適合于輸入輸出電壓變化范圍大的應用場合； 2、 本發(fā)明的開關管電壓應力小，且任意階段，只有兩個開關管工作在高頻狀態(tài)，開關損 耗較小，有利于效率提升； 3、 本發(fā)明無需復雜的矢量控制，只要采用DC/DC PWM控制技術，就可W實現(xiàn)S相輸入電 流正化弦，易于實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明的具體實施電路圖。
[0014] 圖2是本發(fā)明的S個雙向開關的驅動信號與S相輸入電源的時序圖。
[0015] 圖3是本發(fā)明在穩(wěn)態(tài)工作時的電壓電流波形圖。
[0016]圖4是本發(fā)明在區(qū)間①，boost工作模式時的等效電路圖。
[0017] 圖5是圖4的簡化電路圖。
[0018] 圖6a是本發(fā)明在區(qū)間①，boost工作模式時階段1的電流通路圖。
[0019] 圖化是本發(fā)明在區(qū)間①，boost工作模式時階段2的電流通路圖。
[0020] 圖6c是本發(fā)明在區(qū)間①，boost工作模式時階段3的電流通路圖。
[0021] 圖6d是本發(fā)明在區(qū)間①，boost工作模式時階段4的電流通路圖。
[0022] 圖7是本發(fā)明在區(qū)間①，buck工作模式時的等效電路圖。
[0023] 圖8是圖7的簡化電路圖。
[0024] 圖9a是本發(fā)明在區(qū)間①，buck工作模式時階段1的電流通路圖。
[002引圖9b是本發(fā)明在區(qū)間①，buck工作模式時階段2的電流通路圖。
[0026] 圖9c是本發(fā)明在區(qū)間①，buck工作模式時階段3的電流通路圖。
[0027] 圖9d是本發(fā)明在區(qū)間①，buck工作模式時階段4的電流通路圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0029] 請參照圖I，本發(fā)明提供一種寬電壓范圍低電壓應力電流注入型=相功率因數(shù)校 正電路，其特征在于:包括S相交流輸入電源化n、S相整流橋DBl、功率MOSFET管Sl、功率 MOS陽T管S2、功率MOS陽T管S3、功率MOSFET管S4、二極管Dl、二極管D2、二極管D3、諧波電流 注入網(wǎng)絡、電感L1、電感L2、輸出濾波電容Cf及負載;所述諧波電流注入網(wǎng)絡包括雙向開關 Syl、雙向開關Sy2及雙向開關Sy3;所述=相交流輸入電源化n的=個輸入相電壓分別與= 相整流橋DBl的S個輸入端連接，所述S相交流輸入電源化n的S個輸入相電壓還分別與雙 向開關Syl的一端、雙向開關Sy2的一端、雙向開關Sy3的一端連接;所述雙向開關Syl的另一 端、雙向開關Sy2的另一端及雙向開關Sy3的另一端相連于注入點Y;所述S相整流橋DBl的 正輸出端與功率MOSFET管Sl的漏極連接，所述S相整流橋DBl的負輸出端與功率MOSFET管 S2的源極連接；功率MOSFET管S1的源極與二極管D1的陰極及電感L1的一端連接，功率 MOSFET管S2的漏極與二極管D2的陽極及電感L2的一端連接；電感Ll的另一端與功率MOSFET 管S3的漏極及二極管D3的陽極連接，電感L2的另一端與功率MOSFET管S4的源極、輸出濾波 電容Cf的負極及負載RL的一端連接，二極管D3的陰極與輸出濾波電容Cf的正極及負載RL的 另一端連接;二極管Dl的陽極、二極管D2的陰極、功率MOSFET管S3的源極及功率MOSFET管S4 的漏極相連與所述注入點Y。
[0030] 圖1中功率MOS陽T管Sl、功率MOS陽T管S2、二極管Dl、二極管D2，電感Ll、電感L2、輸 出濾波電容Cf構成兩個buck電路;功率MOSFET管S3、功率MOSFET管S4、二極管D3，電感Ll、電 感L2、輸出濾波電容Cf構成兩個boost電路。
[0031 ] 于本實施例中，所述功率MOSFET管Sl及功率MOSFET管S2或為IGBT功率開關管。
[0032] 于本實施例中，所述功率MOSFET管S3及功率MOSFET管S4或為反并聯(lián)快恢復功率二 極管的IGBT功率開關管。
[0033] 于本實施例中，所述二極管Dl、二極管D2、二極管D3是快恢復功率二極管。
[0034] 于本實施例中，所述雙向開關Sy 1、雙向開關Sy2及雙向開關Sy3由兩個功率MOSFET 管或兩個IGBT管反向串聯(lián)而成。
[0035] 于本實施例中，所述電感Ll及電感L2的工作模式為電感電流連續(xù)CCM、電感電流斷 續(xù)DCM或電感電流臨界BCM。
[0036] 于本實施例中，所述輸出濾波電容Cf為儲能電解電容。
[0037] 如圖2所示是本發(fā)明的諧波電流注入網(wǎng)絡的開關管的驅動信號與=相輸入電源的 時序圖。=個雙向開關Syl、Sy2、Sy3的控制信號與=相輸入電壓瞬時值的關系，注入支路的 雙向開關工作于兩倍電源頻率，屬于低頻工作功率開關管。一個交流電源周期分為